当前,新一轮产业变革突飞猛进,科学技术正在深刻变革。基于激光光谱法的气体检测技术在这样的大环境下迅速发展。激光光谱法是一种实时、环保、非接触式的气体检测手段。本文使用石英音叉（QTF）探测器搭建了基于光诱导热弹性激光光谱（LITES）的气体检测系统,结合石墨烯从紫外到太赫兹波段的宽带光吸收特性,研究了光吸收改性石英音叉对系统性能的提升效果,为微量气体分析与超宽带光学检测提供了一种很有前途的技术策略。本文的主要内容有:首先,比较当下流行的气体检测方式与手段,调研LITES系统检测原理与发展现状,确保系统实现的可行性与有效性;利用HITRAN光谱数据库中各种气体在不同波段下的吸收谱线,结合目标气体二氧化碳（CO2）的吸收峰,选择CO2在6327.11 cm-1处的吸收谱线进行测量;使用Trace Pro软件仿真了光路,搭建了基于长光程气体池的光谱检测系统;使用ANSYS软件对音叉振动模型进行了仿真,明确了QTF振动状态及输出信号产生过程。其次,选择中心波长为1580.5 nm的光纤耦合分布式反馈激光器（DFB）作为系统的激发光源,结合有效光程长度为20 m的赫里奥特气体测量池,使用高品质因数、低噪声的QTF探测器替代传统光电探测器,搭建了用于CO2测量的LITES系统。研究了QTF谐振频率对LITES系统信号幅值与噪声的影响,不同光束激发点位置对QTF探测器输出信号的影响规律。通过在气室中充入不同浓度的CO2标准气,利用锁相放大器解调信号,拟合得到二次谐波（2f）信号峰峰值与气体浓度的线性关系式,结果表明拟合曲线参数R~2为0.9468,说明系统具有良好的线性响应。随后,计算得出系统最小检测灵敏度为1.25%,系统归一化噪声等效吸收系数（NNEA）为4.8×10-8 cm-1·W·Hz-1/2。最后,使用光吸收材料涂覆QTF作为探测器搭建了增强型LITES系统,实现了较高灵敏度和稳定性的CO2气体检测系统。选择在激光器工作波长处具有较强光吸收的材料,将光吸收材料按照不同的厚度涂覆于QTF的音叉臂表面,研究石英音叉谐振频率与热弹信号大小随涂覆光吸收层的变化特性。实验结果表明,涂覆石墨烯光吸收材料层的QTF使LITES系统获得了更加优异的探测性能。石墨烯涂覆QTF探测系统灵敏度和信噪比的增益系数分别提高到标准QTF探测系统的1.8倍和1.7倍。在赫里奥特型气室中充入不同浓度的CO2,拟合得出2f信号峰峰值与气体浓度的关系式,拟合曲线参数R~2达到0.9696。随后,对系统稳定性进行评估,经过三个半小时的Allan方差分析,发现系统的最佳积分时间为300 s时,探测精度为0.032%,系统的NNEA达5.78×10-10cm-1·W·Hz-1/2。